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当软件算法遇上硬件加速

在人工智能与计算机视觉蓬勃发展的今天，图像处理算法的复杂度与实时性需求与日俱增。传统基于CPU/GPU的方案往往面临功耗高、延迟大的瓶颈，而FPGA凭借其并行计算能力和低功耗特性成为新的突破口。Xilinx推出的高层次综合（HLS）工具，让开发者能用C/C++语言直接生成硬件电路，彻底改变了FPGA开发的范式。本文将带你深入探索HLS在图像处理中的创新应用，揭秘如何通过硬件加速实现性能飞跃。

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一、HLS技术：软件思维驱动硬件设计

1.1 什么是HLS？

HLS（High-Level Synthesis）是一种将高级语言（如C/C++）代码转换为硬件描述语言（Verilog/VHDL）的技术。通过抽象化硬件细节，开发者可以专注于算法逻辑，显著提升开发效率。例如，原本需要数周完成的卷积神经网络加速器设计，通过HLS可在几天内实现原型验证。

1.2 HLS在图像处理的优势

• 开发效率提升：传统RTL编码需逐行设计状态机，HLS通过编译器自动优化时序与资源分配。